顯微鏡偶爾也會“騙人”，你相信嗎？比如，由于儀器本身的限制，電鏡就無法很好的觀察不能導(dǎo)電的材料，并且它的高能量還會損傷一些樣品。美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）的研究人員建立了一套采用鋰離子源的低能聚焦離子束顯微鏡，可以從納米材料和納米結(jié)構(gòu)的世界中獲取更多的真相。

　　盡管新型顯微鏡的分辨率不如掃描電鏡或氦離子顯微鏡（HIM），但它可以更清楚的觀察非導(dǎo)電材料，并能更清楚的觀察樣品表面的化學(xué)成分。通過觀察散射離子的能量，研究人不僅能夠分辨出相鄰材料的化學(xué)成分是不同的，并且能夠確認(rèn)不同材料的元素種類。
 

　　Jabez McClelland和他的同事在2011年采用激光冷卻技術(shù)研制出了第一臺低能聚焦離子束顯微鏡。之后，他們一直努力改進(jìn)技術(shù)以調(diào)高離子束的亮度和準(zhǔn)直度，確保所有離子都能朝相同的方向運(yùn)動以便的得到更好的成像結(jié)果。

　　新儀器通過激光束和磁光阱捕獲原子，將中性鋰原子氣體冷卻至600微開爾文。然后采用激光將原子離子化，并進(jìn)入電場加速，調(diào)整飛行方向，針對目標(biāo)物將離子聚焦成離子束。

　　NIST FIB可以生成能量為500eV至5000eV的鋰離子束（氦離子束的能量約為3000eV）。研究人員稱可以將離子束的能量降至更低。但是當(dāng)加速電場強(qiáng)度比較低時，離子源的交互影響限制了聚焦離子束的大小。

　　在他們的論文中，研究人員展示了這臺顯微鏡如何解決納米壓印光刻技術(shù)中的一些常見問題。McClelland說：“以前生產(chǎn)商進(jìn)行硅刻蝕，必須確保空間沒有化學(xué)殘留。通常他們利用等離子體刻蝕的方法清除殘留物。但是他們得很仔細(xì)，以防過度清除損壞基底或芯片。我們的聚焦離子束顯微鏡可以很好的觀察等離子體的工作情況，確保不損壞芯片。掃描電鏡無法做到這些，因?yàn)樗茈y觀察到很少的殘留物，而且高能電子束很可能造成充電或?qū)⒛０迦刍龋瑢⑶闆r弄得更糟糕。”

　　未來，該研究團(tuán)隊(duì)將努力解開鋰電池的工作原理，他們計劃通過將鋰離子注入材料當(dāng)中，看他們是如何影響電池性能。研究團(tuán)隊(duì)中的一些成員還成立了自己的公司，研發(fā)低能銫聚焦離子束。如果實(shí)現(xiàn)單一納米量級的銑削和雕刻功能，那將是納米材料制備的巨大飛躍。

責(zé)任編輯：李玲珊

《中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事
投稿聯(lián)系：編輯部
電話：010-82387968
郵箱：ecorr_org@163.com
中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414